【深入理解并发编程系列2】JVM内存模型

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内存模型

Java原生支持多线程，这种模型是为了适配不同操作系统架构。屏蔽掉系统和底层硬件的差异。工作模型如下：

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JVM的内存模型是JVM定义抽象的定义。
工作内存对应的JVM哪一个模块不重要因为，不同的JVM实现，实现的也不一样。

数据八大原子操作

  1. lock: 作用于主内存的变量，把一个变量标记为一条线程独占状态。
  2. unlock：与loc相反的操作。
  3. read： 作用于主内存的变量，把一个变量从主内存传输到线程的工作内存中，以便后续的load动作。
  4. load: 作用于工作内存的操作，把read操作从主内存中得到的变量放入工作内存的变量副本中。
  5. use： 作用于工作内存的操作，把工作内存中的一个变量值传给执行引擎。
  6. assign： 作用于工作内存，把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量。
  7. store： 作用于工作内存，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中，以便随后的write。
  8. write：作用于工作内存，把store操作从工作内存中的一个变量的值传送到主内存变量中。

来：lock->read->load->use
去：assign->store->write->unlock

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内存可见性

关键词：MESI 协议

volatile 用于保证有序性 解决可见性问题
syncronized用于保证原子性

volatile 解决可见性问题 保证及时看到。不加的话，也有可能看到。只是不及时。
如何理解：
JVM定义的这些模型语义，不会去描述多线程程序如何执行，而是描述多线程程序于许表现出来的行为。任何执行策略，只要产生的是允许的行为，那他就是一个可以接受的策略。

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空循环优先级超高。

synronized可以保证内存块操作的原子性。

指令重排

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  • as-if-serial

  • happen-before

volatile指令重排优化

内存屏障是cpu指令，作用两个：

  1. 保证特定操作的执行顺序。
  2. 保证某些变量的可见性。（volatile的可见性）

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原理：内存屏障技术
ifence： 一种Load barrier读屏障。
sfence： 一种Store Barrier写屏障
mfence ： 全能型屏障，具备ifence和sfence能力。
Lock前缀 Lock不是一种内存屏障，但是它能完成类似内存屏障的功能。Lock会对CPU总线和高速缓存加锁，可以理解为PUC指令的一种锁。它后面可以跟 ADD，ADC,AND，BTC，BTR,BTS，CMPXCHG,CMPXCH8B,DEC,INC,NEG,NOT,OR,SBB,SUB,XOR,XADD,and XCHG指令。

手动加内存屏障

Unsafe.fullFence
java中的可见性如何保证：
归类有两种：

  1. OrderAccess::storeLoad
    lock; addl xxxx X86架构 lock替代mfence
    java: volatile,final,syncronized,sleep
  2. 上下文切换 Thread.yield

CPU 等待唤醒。所有切换都是 park,unpark。操作系统库函数：
Linux： pthread_cond_timewait
spl.park